Науково–технічні нормативи на гранично допустимі викиди

Відповідно до Закону "Про охорону атмосферного повітря", з метою обмеження техногенної дії на атмосферу, в якості охоронного заходу, поряд з ГДК, передбачають регулювання і кількісне обмеження викидів в атмосферу. Реалізація цього положення Закону здійснюється нормуванням гранично допустимим викидом забруднюючих речовин стаціонарними і пересувними джерелами забруднення.

Гранично допустимий викид – це маса шкідливої речовини, яка не повинна перевищуватися під час викиду в атмосферу за одиницю часу.

ГДВ встановлюється для кожного джерела забруднення атмосфери (і для кожного інгредієнту, який надходить до атмосфери з цього джерела), таким чином, що викиди шкідливих речовин від даного джерела та від сукупності джерел усього населеного пункту з урахуванням перспектив розвитку інфраструктури промислових підприємств і розсіювання шкідливих речовин в атмосфері не створюють приземну концентрацію, яка перевищувала б їх ГДКмр (гранично допустима концентрація максимально разова).

Основні значення ГДВмр (максимальні разові), встановлюються за умови повного навантаження як технологічного, так і газоочисного обладнання та їх нормальної роботи, і не повинні перевищуватись в будь–який довільний 20–хвилинний період часу.

Поряд з максимальними разовими (контрольними) значеннями ГДВ (г*с^–1) встановлюють похідні від них річні значення ГДВр (т*рік^–1), для окремих джерел і для підприємства в цілому з урахуванням нерівномірності викидів у часі, в тому числі з огляду на планові ремонти технологічного та газоочисного обладнання.

ГДВ для кожного стаціонарного джерела (ГДВд) встановлюється відповідно з ГОСТ 17.2.3.02 за умови, що викиди шкідливих речовин від такого джерела сумісно з фоновим забрудненням не створять в приземному шарі атмосфери концентрацію, яка перевищує ГДК, тобто необхідним є виконання умови:

См+ Сф £ ГДК

де См, Сф – концентрація в приземному шарі атмосфери забруднювачів від цього джерела (за умов найбільш несприятливих для розсіювання) та фонова.

Фонове забруднення – це забруднення, яке створює у певній місцевості всіма існуючими джерелами викидів, за винятком того, що розглядається. Якщо значення ГДВ з об'єктивних причин не можуть бути досягнуті, то для таких підприємств встановлюють значення тимчасово узгоджених викидів шкідливих речовин (ТУВ) і вводиться поетапне зниження показників викидів шкідливих речовин до значень, які забезпечували б дотримання ГДВ.

Громадський екологічний моніторинг має право вирішувати задачі оцінки відповідності діяльності підприємства встановленим значенням ГДВ або ТУВ шляхом визначення концентрацій забруднюючих речовин у приземному шарі повітря (наприклад, на границі санітарно–захисної зони).

♦ ГДВ для нагрітих викидів з одиночного джерела з круглим отвором або групи таких, які близько розташовані один біля одного одиночних джерел у випадках, коли фонова концентрація сумішей Сф – встановлена як незалежна від швидкості та напрямку вітру і постійна на території, що розглядається, визначається за формулою:

де А – коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери та визначає умови горизонтального розсіювання атмосферних домішок, С, F – безрозмірний коефіцієнт що враховує швидкість осідання шкідливих речовин в атмосфері, m, n – безрозмірні коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші з отвору джерела викиду, Н –висота джерела викиду над рівнем землі, м, DТ – різниця між температурою газоповітряної суміші, що викидається, та температурою навколишнього повітря, V₁ – об'єм газоповітряної суміші, м³/с.

де D – діаметр отвору джерела викиду, w₀ – середня швидкість виходу газоповітряної суміші з отвору джерела викиду, м/с; h –безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості на розсіювання домішок.

У випадках, коли значення фонової концентрації деталізовані за швидкістю та напрямком вітру або за територією, врахування Сф проводиться відповідно до "Тимчасових вказівок з визначення фонових концентрацій шкідливих речовин в атмосферному повітрі для нормування викидів та встановлення ГДВ", а також встановлюється за даними спостережень. В інших випадках фон розраховується шляхом використання даних інвентаризації викидів всіх існуючих джерел шкідливої речовини, що розглядається, та інших речовин, що мають з нею ефект сумації за шкідливою дією.

Розрахунок ГДВ проводиться таким чином:

> коефіцієнт А вибирається для несприятливих метеорологічних умов, за яких концентрації шкідливих речовин в атмосфері від джерела викиду сягають максимальних значень;

> значення V₁ та Тг визначаються шляхом технологічних розрахунків або приймаються згідно з діючими для розглядуваного виробництва нормативами:

♦ при очищенні викидів від шкідливої речовини, що розглядається, ГДВ повинні прийматися за її вмістом в газоповітряній суміші після проходження очисних пристроїв;

♦ при розрахунку ГДВ повинні прийматися менші значення V₁, та Т_г, що реально сумісно спостерігалися протягом року при усталених (звичайних) умовах функціонування підприємства;

> значення DТ (°С) слід визначати, приймаючи температуру повітря Тн такою, як його середня температура о 13 годині найбільш спекотного місяця:

♦ при визначенні значення Тг повинні враховуватися підсмоктування повітря та охолодження викидів у випадку застосування мокрого пило– та газоочищення;

♦ для котелень, що працюють за опалювальним графіком, допускається при розрахунках приймати значення Тн рівними середній температурі повітря у найхолодніший період;

♦ безрозмірний коефіцієнт набуває таких значень:

♦ для газоподібних шкідливих речовин та дрібнодисперсних аерозолів, швидкість впорядкованого осідання найбільш крупних фракцій яких не перевищує 3–5 см/с – 1,0;

♦ для крупно дисперсного пилу та золи при середньому експлуатаційному коефіцієнті очищення не менше 90% – 2,0; 75–90% –2,5, не менше 75% або за відсутності очищення – 3,0.

Незалежно від ефективності пиловловлювальних пристроїв значення коефіцієнта дорівнює 3,0 і при розрахунках розсіювання пилу в атмосфері для виробництв, у яких викиди пилу супроводжуються виділенням водяної пари в кількості, достатній для інтенсивної її конденсації протягом всього року одразу ж після виходу в атмосферу, а також коагуляції вологих пилових часток;

♦ значення безрозмірного коефіцієнта т визначається в залежності від параметра f, м*с^–2 °С^–1 за формулою:

де f розраховується за залежністю:

■ значення безрозмірного коефіцієнта п визначається такими рівняннями в залежності від параметра V_м:

При цьому Vм визначається за виразом:

• безрозмірний коефіцієнт h дорівнює одиниці, якщо в радіусі п'ятдесяти висот труб Н від джерела перепад відміток місцевості не перевищує 50 м на 1 км. В інших випадках поправка на рельєф встановлюється на підставі картографічного матеріалу, що висвітлює рельєф місцевості в радіусі п'ятдесяти висот труб від джерела, але не менше 2 км; якщо в районі розташування джерела викидів (підприємства) можна виявити окремі ізольовані перепони, витягнені в одному напрямку (пасма, гребені, балки, виступи), то коефіцієнт h розраховується таким чином:

де h визначається за табл. 2.4.1 в залежності від форм рельєфу і безрозмірних величин h₁= Н/b_о та n₂ = а₀/b₀, де n₁ визначається з точністю до десятих, а n₂ – з точністю до цілих.

Прийняті позначення. Н – висота джерела; h₀ – висота (глибина) перепони, а₀ – напівширина пасма, гребеня, балки або протяжність бічного схилу виступу, а₀ – відстань від середини перепони (для пасма або балки) та від верхньої кромки схилу (для виступу) до джерела згідно функції j₁(½х₀½/а₀).

Таблиця 2.4.1

Значення h_m залежно від n₁ і n₂.

Приклад. Розрахувати ГДВ для забруднюючих інгредієнтів котельні, що працюють на газу, зробити відповідні висновки. При цьому в розрахунок беруться лише викиди оксиду вуглецю та оксиду азоту інші компоненти не зустрічаються або зовсім не значні.Дані для виконання розрахунків наведені в табл. 2.4.2.

Таблиця 2.4.2.

Вихідні дані для виконання розрахунків

Розв'язок:

Значення DТ(°С) слід визначити, приймаючі температуру Тп рівною його середній температурі в 13 годині найбільш спекотного місяця, (Тп=23°СЛ Коефіцієнт стратифікації для міста Житомира дорівнює 180.

1. Визначаємо об'єм газоповітряної суміші:

2. Визначаємо коефіцієнт т:

3. Визначаємо параметр Vм:

якщо 2 > V_м > 0,3,то в цьому разі п визначається так:

4. Визначаємо ГДВ для інгредієнтів СО та NО₂:

• Коефіцієнт F для газів становить 1.

• Коефіцієнт h = 1 за умов, якщо в радіусі 50 H від джерела перепад відміток місцевості не перевищує 50 м на 1км

Висновок. Одним з впливових факторів на величину ГДВ є ефективна висота викиду тобто висота труби. Якщо у повітрі населених пунктів, де розташовані підприємства, Сф перевищує ГДК, а значення ГДВ за об'єктивними причинами не можуть бути досягнуті, вводиться поетапне зниження викидів шкідливих речовин до ГДК.

♦ ГДВ для холодної газоповітряної суміші. Величина ГДВ для холодної газоповітряної суміші за умов, однакових з розглянутими вище, визначається за формулою:

Залежність значень коефіцієнта А від розташування джерела на території країни така ж, як і у випадку нагрітих викидів.

Безрозмірний коефіцієнт п визначається в залежності від значення параметра V_м, що розраховується за рівнянням:

Якщо різниця температур DТ (°С) близька до нуля або при розрахунках параметр/перевищує 100 м*с^–2 °С^–1, то для таких викидів ГДВ розраховуються так само, як і для холодних викидів, оскільки початкове перегрівання DТ не справляє суттєвого впливу на початкове піднімання факела та розсіювання викидів в атмосфері.

♦ ГДВ для викидів з джерела з прямокутним устям. Величина ГДВ для викидів з джерела з прямокутним устям визначається за формулами для нагрітих газоповітряних сумішей, але при D = D_c та V₁ = V_1e. При цьому ефективний діаметр устя джерела D_e визначається за формулою:

де L – довжина устя, м; b – ширина устя, м.

Ефективний об'єм газоповітряної суміші V_1e, що викидається в атмосферу, в цьому випадку визначається за формулою:

Для джерела з квадратним устям (L=b) ефективний діаметр D, дорівнює довжині сторони квадрата.

♦ ГДВ для викидів з одиночного аераційного ліхтаря.

Значення ГДВ для випадку викидів з одиночного аераційного ліхтаря визначається за формулою:

де ГДВ₀ – значення ГДВ, розраховане за рівнянням для нагрітих або холодних газоповітряних сумішей при D = 0, та V₁ = V_1е. Значення D_e для випадку аераційного ліхтаря визначається за залежністю:

де L – довжина аераційного ліхтаря, м; w₀ –середня швидкість виходу газоповітряної суміші з аераційного ліхтаря, м/с.

♦ Значення V_1е визначається за формулою:

♦ Безрозмірний коефіцієнт S₃, визначається за рівнянням:

Фізичний сенс величини х_м – це відстань х_м від одиночного точкового джерела з D = D_e та V₁ = V_1e, на якій при несприятливих метеорологічних умовах досягається максимальна концентрація. Одиночне джерело, з якого викидається суміш шкідливих речовин постійного складу з сумарною шкідливою дією. Для одиночного джерела, з якого викидається суміш постійного складу шкідливих речовин з сумарною шкідливою дією, спочатку визначається допоміжна величина – сумарний ГДВ=ГДВ_С, що відповідає одній з речовин. Для цього у вказаних виразах потрібно використати ГДК цієї шкідливої речовини та сумарний фон Сф, що відповідає цій шкідливій речовині. Після цього з врахуванням складу викидів визначаються ГДВ окремих шкідливих речовин.

♦ Визначення сумарного ГДВ для груп N одинарних джерел різної висоти, розташованих поряд. Величина сумарного ГДВ для груп N одинарних джерел різної висоти, розташованих поряд також визначається за вище наведеними рівняннями, якщо V₁ = V/N, де V –загальний об'єм газоповітряної суміші, що викидається з усіх джерел.

Загалом розрахунок ГДВ для близько розташованих одне від одного джерел (однакових точкових) не відрізняється від розрахунку ГДВ для одинарних джерел.

* ГДВ для викидів з багато ствольної труби. Для багато ствольної труби величина ГДВ із всіх стволів розраховується таким чином:

де q¹_M – приземна концентрація шкідливих речовин, мг/м³ при значеннях параметрів викиду для одного ствола та викиді речовини М = 1; q"_M –приземна максимальна концентрація шкідливих речовин, мг/м, при викиді шкідливих речовин М – 1 та діаметрі устя джерела D, що відповідає його ефективному діаметру Dе, який визначається за виразом:

Безрозмірний коефіцієнт d₁ визначається залежністю:

де 1 – середня відстань між центрами устів стволів, м; D – діаметр устя окремого ствола, м; d₂ – безрозмірний коефіцієнт, що визначається за рівнянням:

При l, що більше або менше d₂Н, ГДВ для багато ствольної труби повинні визначатися за параметрами викидів, характерними для кожного ствола.